淺談城市道路軟土地基處理方法

文/朱顯煜、楊春鵬 林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司沈陽分公司 遼寧沈陽 110000

1、軟土路基成因分析

軟土路基是影響路基下沉的主要地質(zhì)類型，是城市道路建設(shè)過程中常見的病害之一。我國道路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基定義是指強(qiáng)度低，壓縮量較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。

（1）軟土的成因一般認(rèn)為是由于第四紀(jì)后期地表水所形成的沉淀物質(zhì)，多分布在海濱、湖濱等地勢(shì)低洼地帶，地表常年潮濕或積水。因該部分區(qū)域地表往往有大量喜水植物，伴隨著這些植物的生長和死亡，使得軟土中含有較多的有機(jī)物。

（2）軟土基礎(chǔ)由于其天然含水率高，孔隙比大，多呈軟塑或半流塑狀態(tài)。在加載初期，地基中孔隙水壓力較高，影響路基強(qiáng)度，施工中表現(xiàn)為壓實(shí)困難、不便行車和作業(yè)等。由于其孔隙比大、土顆粒間結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，具有含水量大、滲透性差、天然強(qiáng)度低和壓縮性高等特征。

（3）軟土路基在路堤自重作用下會(huì)產(chǎn)生沉降變形，這種沉降持續(xù)時(shí)間長，沉降量隨時(shí)間持續(xù)發(fā)展擴(kuò)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般路堤的沉降量。對(duì)于城市道路，這種不均勻的高沉降將直接導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)的破壞，甚至引起道路周邊附屬設(shè)施、排水設(shè)施的損壞。

2、軟土路基常用的處理方式

2.1 置換法處理軟土基礎(chǔ)

2.1.1 換填法

換填法是軟層土地基的處理方法。其方法是將基礎(chǔ)底面以下不太深的處理范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定好、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、礦渣等材料分層換填，同時(shí)用人工或機(jī)械方法進(jìn)行表層壓、夯、振動(dòng)等密實(shí)處理至滿足工程要求的全過程。經(jīng)換填法處理的地基或墊層，可以把上部荷載擴(kuò)散傳至下面的下臥層，以滿足道路行車所需的地基承載力和減少沉降量的要求。換填法是城市道路設(shè)計(jì)過程中，常用的處理軟土地基的方法，該方法便于施工，能有效提高地基承載力，適用于軟土層厚不大，軟土層下層土質(zhì)良好的場(chǎng)地。

2.1.2 擠淤置換法

擠淤置換法是借助換填材料的自重或利用其它外力使軟弱層遭受破壞后被強(qiáng)制擠出而進(jìn)行的換填處理。擠淤置換法按不同的加載方式又可分為多種，根據(jù)工程實(shí)踐，拋石擠淤是城市道路設(shè)計(jì)中最常用的一種擠淤置換法。拋石擠淤置換法屬強(qiáng)迫換土的一種形式，通過向軟土中拋入較大塊石，強(qiáng)行擠出軟土并占用起位置，以此來提高地基承載力，減小沉降量，提高土體的穩(wěn)定性。

2.2 排水固結(jié)法處理軟土基礎(chǔ)

2.2.1 砂墊層法

砂墊層法是在荷載作用下橫向排水，以達(dá)到土體排水固結(jié)的一種方式。砂墊層的功能就是在預(yù)壓加載過程中，將土體中的滲透水通過墊層快速排出。對(duì)于軟土路基層厚較薄，而且含水量較高時(shí)，可以采用砂墊層法排水固結(jié)軟土路基，而且砂墊層會(huì)起到地下排水層的作用，以降低填土的內(nèi)部水位改善施工機(jī)械的作業(yè)條件。砂墊層用砂一般采用中砂及粗砂，鋪設(shè)厚度一般為0.5～1.2m，且應(yīng)具有較好的級(jí)配，顆粒不均勻系數(shù)不大于5。通常情況下，為了保證施工機(jī)械的通行，砂墊層一般結(jié)合表層排水以及敷墊土工材料使用。

2.2.2 砂袋井法

砂袋井法是一種通過布置垂直排水井，改良地基排水條件，并采用加壓抽氣抽水滲電等措施，加速土基排水固結(jié)以及強(qiáng)度增長，從而達(dá)到提高土基承載力，降低沉降量的方法。在軟土基礎(chǔ)中設(shè)置砂井、袋裝砂井或塑料排水板等豎向排水體，通過上部預(yù)壓加載，使土體中的孔隙水沿豎向排水體排出，從而使土體逐漸固結(jié)。砂井（直徑30到50厘米）、袋裝砂井（7到12厘米）及塑料排水板是構(gòu)成豎向排水體的主要組成部分。因袋裝砂井具有較小的斷面，體積較小，施工方便及成本低等優(yōu)勢(shì)，在軟土路基處理中應(yīng)用較為廣泛。

2.3 擠密樁處理軟土基礎(chǔ)

2.3.1 土(灰土)擠密樁處理軟弱地基

擠密樁復(fù)合地基是以生石灰為主要材料，摻加砂子、碎石等骨料后經(jīng)機(jī)械夯實(shí)形成的一種復(fù)合地基。擠密樁復(fù)合地基主要用于處理軟弱地基，使處理后的地基變成由樁和樁間土共同受力的復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少建筑物沉降。土（灰土）樁擠密法適用于處理加固地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土以及含水率較大的軟弱地基，或者是地下水位較高的各種人工回填土、輕亞粘土軟弱層、粉砂軟層等軟塑土和流塑狀軟土地基，宜用擠密樁加固。經(jīng)土（灰土）樁擠密法處理后的地基，持力層范圍內(nèi)土的變形減少，承載力可提高1～2.5倍，并可消除填土及濕陷性黃土的濕陷性。

2.3.2 碎石擠密樁處理軟土地基

碎石擠密樁加固軟弱地基主要是利用夯捶的垂直夯擊填入孔中的碎石，夯擊能量通過碎石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些碎石擠入碎石樁四周的軟土中，形成碎石樁的同時(shí)，樁周也形成一個(gè)與碎石膠結(jié)的擠密帶，提高原有地基的承載力，碎石樁與樁間地基土形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部荷載。

2.4 強(qiáng)夯法處理軟土基礎(chǔ)

強(qiáng)夯法又稱為動(dòng)力固結(jié)法或動(dòng)力壓實(shí)法，通過運(yùn)用起吊設(shè)備把10～25噸重的重錘提升至10～25米高處，再使其自由下落，運(yùn)用強(qiáng)大的沖擊力及震擊余波夯實(shí)土層。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基。強(qiáng)夯法具備工期短、造價(jià)較低、地基加固效果良好、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此強(qiáng)夯法在軟土基礎(chǔ)處理中應(yīng)用較為廣泛。但在城市道路建設(shè)中，強(qiáng)夯法最大的弊端是會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)周邊環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定影響。

結(jié)語：

軟土基礎(chǔ)的處理方式在宏觀上可分為物理處理方式和化學(xué)處理方式兩大類。物理處理方式的主要思路歸結(jié)為排水與夯實(shí)，化學(xué)處理方式的主要思路歸結(jié)為與水反應(yīng)產(chǎn)生固結(jié)。因此，針對(duì)不同的軟土環(huán)境選用合理的處理方式，可有效提高城市道路工程的建設(shè)質(zhì)量。